BC-5183冰箱门壳滚压成型及专机设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计 文献翻译 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 盛忠杰 指导教师 郭长江 2012 年 03 月 10 日 黄河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 2 页 一种高强度钢 U 形管道的滚压成型 M. 要： 滚压成型是一种把待加工金属薄板通过逐步加工成固定形状的结构的弯曲过程。由于 可以在 较高的速度 下把 剖面可被制作出来 从而使 这个过程 在 钣金行业 显得 非常有价值。 高强度钢近年来 ,在冷滚轧 中 变得越来越普遍 。 这些材料的优势 ,但也有影响设计过程缺点。 一些简单的模型 在文献 中 对冷滚轧 成型 、我的 主题 ,1984年 8月 ,奥克兰大学 预测 ,纵向膜应变峰值的法兰轮廓是独立 于 材料性能 的 。 然 而 较 普通和 超高强度的滚压成型实验 并且 结论是该材料的性能将直接影响到 要 完成的 轮廓 。本文是 通过一些 基本研究 来 观察来了 本研究旨在探讨改变法兰边的纵向膜应变峰值和 当屈服强度的增加 是的变形长度。这是很重要的，因为当设计滚压机时它们可以用 来确定成型步骤数量和步骤间距。仿真结果表明，当屈服强度增加的时候膜应变峰值减小而纵向长度增加。 关键词 ：滚压成型 高强度钢 有限元分析 在滚压成型过程中，从待加工板材到加工好的轮廓需要数个步骤。 这几何复杂成形工艺是由于这样的事实 ,即成形不仅 发生于各个 工具而且 在 每个形成 步骤之间。当设计工具时，设计者必须知道成型过程中需要几个步骤，而步骤个数是由横断面形状，抗弯性，厚度及材料性能决定的。 尽可能地减少步骤数是很重要的，因为这可以降低滚压机的成本。其次这样的工艺用于较小批量生产也较有竞争力。因而关 于高强度薄板是如何影响成型步骤的数量方面的知识是很重要的。 在这篇论文对纵向峰值膜应变 、 变形长度和 材料的 屈服强度 之间存在的关系进行了研究并做了有限元分析。 黄河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 3 页 各符号如下几图表 2中： Y 弯曲角 r 到弯曲区的距离 z 到弯曲起点的距离 e 法兰出工程膜应变 3 背景 轮廓是在几个步骤之后完成的，因此会在法兰处产生纵向应变。法兰处的应变应该比弯曲处的更严重。 公式（ 1）得出了这样的结论：当条钢第一次与滚子接触时纵向峰值应变 就产生了。 峰值应变不应该是塑料 性 的 因为 塑性应变会给我一个残馀应力导致 像 波 纹边缘及纵向弯曲等之类 的缺陷 。 公式 (2)通过最小化总塑性得出了 过所得到的模型他测算到变形长度与屈服强度无关。公式是这样： （ 1） 3用拉伸和弯曲来最小化塑性从而导出了一个纵向工程应变的模型。公式是这样 : (2) 这个模型过高估计了钢条与工具接触时产生的应变。因此，蒋通过对应力峰值的 几何方面考虑得出一个改进式，即导出： （ 3） 该模型表明 ,纵向应变变形带均匀一致。 所有的模型公式都显示这种现象与材料性能无关。 在一个实验中， 4在有同样步骤数的滚压成型中比较了低碳钢和超高强度钢。超高强 度钢比低碳钢得到的型材更符合要求。结于是便得到结论：当超高强度钢用于滚压时所需步骤更少。 图一 板料通过几个滚压步骤形成所要求的型材 黄河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 4 页 4 方法 有限元模拟是现在 研究 评估 屈服强度 对 峰值应变和变形的长度 影响的方法。因为膜应变公式不能解释关于屈服强度的内容。 现在已经有好几篇文章论述了将有限元分析用于滚压分析的方法如57 图二 带钢在接触区中的滚轮间通过形成弯曲角。它将在法兰上造成纵向膜应变。 （表 一） 5 有限元模型 表一对十四种不同的屈服强度和弯曲角的方案进行了模拟（表一），有限元分析包 于模拟上述情形 模拟从一个毛料钢条开始当即将到达第二个步骤停止。在法兰边缘所有的关于塑性的和弹性纵向膜应变都进行了评估。 黄河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 5 页 如右图三 有四个成型步骤 前两步用作皮带送料机 后两步有同样的弯曲角 该模型由四个形成站 ， 前两站被用作一个皮带给料机送给其他 站（图三）。钢条的长度是8008 (喂料轮 )108108 8 (喂料轮 )208208在同时转动。 并且他还对第一步中弯曲发生时的纵向峰值膜应变和变形长度进行了评估。 带钢断面的几何结构 ,宽度是 40兰长度 (a)10曲半径 3带钢厚度为 于对称只有一半的带 被模拟。 带钢 由 1600厚壳单元 模拟成 。 在弯曲区网格大小是 41 其他区 域 的网格大小是 44 带钢 由 元素类型号码 758 双线性厚壳的 模拟 。 这是一个能计算中部表面膜应变的四节点元素。结合点的三层用在了厚度方向上。滚轮表面被被模拟成刚性的并且它们的滚动给了钢带 0.6 m/速度在以后的每个小步骤中增加 抵消挠曲 。 接触 带钢厚度是 这样就会产生 560擦被看作库伦摩擦，摩擦系数是 黄河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 6 页 作为试验模型的材料是一种弹塑性材料 ，材料 强化过程具有同向性并进行了屈服表面的小应变分析而且使用了 相关流动法则。 对 一个虚设拉伸试验数据进行了有限元程序分析如表所示。 屈服强度从开始的 200到 1400四）。这个模型解释了各个变形和拉伸。于是总的应变率可被假定分解为弹性和塑性应变率。 6 结果和讨论 （表 5） （表 6） 表 5 显示 由于起初的平板材料弯曲到有 108 度，故而 峰值应变的边缘纵向膜 会有不同的模拟结果变化。 各仿真结果通过 图四中相对应的模拟显示的屈服强度得到。 在此基础上提出这个价值水平轴 得到 图 5。模拟结果显示为当原始的屈服强度增加时， 108 度弯曲角的总应变就会减小。当塑性应 变一开始就存在是，则刚开始时的总应变会减小的更多。表 六 208度的弯曲角的情况与图五的情况类似，不 同之处就在于当材料原始屈服强度更高时，应变就几乎全是塑性的了。在 208度的情况下应变会更大些，这与蒋 3的推论一致。 变形长度， 是弯曲开始处到形成处之间的距离。在这个研究中我使用了以变形长度为基础的应变。它被定义为从成型处到法兰边缘应变大于 2e5 的点的距离。当屈服强度增加时，例 108及 208中以变形长度为基础的应变也会增加（表 7） 河科技学院毕业设计 (文献翻译 ) 第 7 页 的长度会比 108中的大，而这与 et 2表 7） （表 8） 表 7和表 8分别是应变峰值模拟结果和同公式（ 1）（ 3）模型比较得出的变形长度模拟结果。我们 可以看到 ,这与 模型 2、 3中大量 简化假定的 式样的 和材质 不相符 。变形长度假定为： 材料有很好的刚性塑性 弯曲只沿着结合线发生 纵向弯曲的网络和法兰 面外 弯曲可以忽略不计 法兰采用能使塑性最小的形状 由公式（ 3）即应变峰值对应的模型还需另一个假设即当变形时法兰边缘仍是直的。 7 结论 仿真试验表明 ,纵向峰值降低 , 屈服强度较高的材料 的 膜应变变形长度增加 。这个结论不能从公式 (1)(3)中得到。 减小纵向膜应变峰值会使法兰处残余应力变得更小并且 波边缘、纵向弯曲、结束光斑等等质量问题也 会 减少 。使用高强度钢会使成型步骤减少。 然而 , 必须 考虑到 高强度钢有较大的弹
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